JP2003507860A5

JP2003507860A5 -

Info

Publication number: JP2003507860A5
Application number: JP2001517450A
Authority: JP
Filing date: 2000-08-16
Publication date: 2007-10-11
Anticipated expiration: 2020-08-16

Description

【特許請求の範囲】
【請求項１】固体酸化物燃料電池における発電方法であって、
水素と、湿量基準の容積で約２０％以上のメタンとを含む燃料流を発生するために、水蒸気予備改質器内で５００℃以下の予備改質器内の温度で高炭素（Ｃ₂₊）炭化水素燃料を水蒸気と反応させ、
高温燃料電池に燃料流と酸化剤とを供給し、メタンを改質し、燃料電池のアノードにおける燃料流の反応と燃料電池のカソードにおける酸化剤の反応とによって発電する発電方法。
【請求項２】燃料流が、湿量基準の容積で約２５％以上のメタンを含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】燃料流が、湿量基準の容積で約４０％以上のメタンを含む請求項２に記載の方法。
【請求項４】燃料流が、湿量基準の容積で約５０％以上のメタンを含む請求項３に記載の方法。
【請求項５】燃料流が、湿量基準の容積で約６０％以上のメタンを含む請求項４に記載の方法。
【請求項６】予備改質器内の温度が、約４５０℃以下である請求項１ないし５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】予備改質器内の温度が、約２５０℃から４５０℃の範囲である請求項６に記載の方法。
【請求項８】予備改質器内の温度が、約３００℃から４００℃の範囲である請求項７に記載の方法。
【請求項９】メタン発生器内の水蒸気と燃料との反応が断熱的になされる請求項１ないし８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】メタン発生器内での炭素に対する水蒸気の比率が１．５以下である請求項１ないし９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】メタン発生器内での炭素に対する水蒸気の比率が１．２５以下である請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】メタン発生器内での炭素に対する水蒸気の比率が１．０以下である請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】追加の水蒸気が、水蒸気予備改質器の燃料流の下流側に導入される請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】追加の水蒸気が、アノードの排気流から再利用されている請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】燃料が、Ｃ₃₊炭化水素燃料である請求項１ないし１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】燃料が、ＬＰＧ、ガソリン（ペトロール）およびディーゼル油からなる群より選択された請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】燃料が、エタン、プロパン、ブタン、ＬＰＧ、ガソリン（ペトロール）、ディーゼル油、灯油、燃料油、ジェットオイル、ナフサ及びそれらの２種以上の混合物からなる群より選択された請求項１ないし１６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１８】燃料電池のアノードでの反応が、少なくとも７００℃の温度で行われる請求項１ないし１７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１９】燃料電池からの排熱が、水蒸気予備改質器へ再利用される請求項１ないし１８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２０】水蒸気予備改質器内での反応が、高炭素（Ｃ₂₊）炭化水素燃料の少なくとも９７．５％の転換を生じる請求項１ないし１８のいずれか１項に記載の方法。

水蒸気予備改質器内で、炭化水素燃料を、水素を含んだ燃料電池燃料流に転化する燃料電池の電気発生プロセスの１つの提案が、ＥＰ−Ａ−０４３５７２４で開示されている。予備改質器内の温度は７００〜８５０℃で、得られる生成ガスの組成がＨ₂６５〜８０vol％、ＣＯ５〜２０vol％、ＣＯ₂５〜２５vol％であると記載されている。

本発明によって、メタンおよび／もしくは水素のみであった燃料源と比べると、実質上幅広い燃料源を燃料電池に用いることができ、燃料源には、エタンや液状高炭化水素、たとえばプロパン、ブタン、液化石油ガス（ＬＰＧ）、ガソリン（ペトロール）、ディーゼル油、灯油、燃料油、ジェットオイル、ナフサおよびそれらの混合物などが含まれ、水蒸気予備改質器内でメタン改質をする必要がないので、高炭化水素燃料源の水蒸気予備改質温度は５００℃以下と低温である。そのため、比較的小さい予備改質反応器を使うことができる。予備改質装置は、低い最大作動温度５００℃と組合わせるので単純化され、そのおかげで安価な予備改質システムを採用することができる。そのような低温水蒸気予備改質は、予備改質器内の炭素析出も軽減する。